Как отличаются друг от друга планеты Солнечной системы?

Отвечает доктор физико-математических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, лауреат (2016 год) премии «За верность науке» Министерства образования и науки РФ в категории «Популяризатор года» и постоянный лектор Архэ Сергей Борисович Попов

В настоящее время в Солнечной системе насчитывается восемь больших планет. Половина из них относится к планетам земной группы. Они имеют железно-каменный состав и располагаются на расстояниях от 0,4 астрономических единиц (Меркурий) до 1,5 а.е. (Марс) от Солнца. Вторая половина – это планеты-гиганты. Их ядра состоят из более тяжелых элементов, но основная масса находится в плотных оболочках, где главными составляющими являются водород и гелий (у Юпитера и Сатурна) и углерод, кислород и азот (у Урана и Нептуна). Они находятся на расстояниях от 5,2 а.е. (Юпитер) до 30 а.е. (Нептун). Иногда Уран и Нептун выделяют в отдельный подкласс ледяных гигантов. У всех планет, кроме Меркурия и Венеры, есть спутники, а у планет-гигантов также присутствуют системы колец.

Несмотря на многочисленные общие черты, планеты земной группы заметно отличаются друг от друга. Это касается не только их атмосфер (отсутствие таковой у Меркурия, разреженная атмосфера Марса, достаточно плотная у Земли и очень плотная у Венеры), но и их недр, что в первую очередь отражает различие в массах, поскольку состав планет примерно одинаков (хотя, Меркурий содержит немного больше железа относительно кремния, чем другие три планеты, а Марс может иметь несколько меньше железа). Земля, будучи самой массивной, обладает более сложной внутренней динамикой, что выражается в активном вулканизме и литосферной динамике.

Марс почти в 10 раз легче Земли, не имеет сильного магнитного поля и в настоящее время окружен довольно разреженной атмосферой. Венера, наоборот, имеет очень плотную атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа. Из-за этого парниковый эффект привел к очень высокой температуре на поверхности (около 450 °C).

Планеты-гиганты же по своему составу и строению разделяются на две подгруппы. Более массивные Юпитер и Сатурн в основном состоят из водорода и гелия, в то время как относительно легкие Уран и Нептун имеют лишь небольшие (по массе) самые внешние оболочки из этих легких элементов.
В Юпитере суммарная масса элементов тяжелее гелия может составлять до 40 земных масс. Масса ядра при этом около 10 земной. У Сатурна, в состав которого входит примерно 20–30 масс Земли в виде тяжелых элементов, ядро более тяжелое — от 10 до 20 земных масс. Расчеты показывают, что ядра этих планет не могут находиться в твердом состоянии, так что эти гиганты, вероятно, не имеют твердых составных частей (ни в ядре, ни во внешних оболочках), и потому конвекция играет большую роль в их структуре и эволюции. Нептун, по всей видимости, также не имеет твердого ядра. Ситуация с Ураном более сложная: не исключено, что у этой планеты есть небольшое твердое ядро.
Внешние слои планет-гигантов представляют толстые газовые оболочки. Поскольку все четыре гиганта быстро вращаются, мы видим их атмосферы «полосатыми» из-за зональных ветров, а ориентация полос параллельна экватору. В верхних слоях дуют сильные ветры, и возникают крупномасштабные вихревые структуры, связанные с штормовыми явлениями в атмосфере. Также из-за быстрого вращения планеты-гиганты заметно сплюснуты.

Все четыре планеты-гиганта имеют системы колец. Самая большая и известная из них — у Сатурна. В наши дни наиболее детальные данные по кольцам Сатурна получены межпланетной станцией «Кассини». Кольца Урана и Нептуна были открыты при наземных наблюдениях покрытий этими планетами звезд во второй половине XX в. А вот кольца Юпитера как следует разглядел только космический аппарат «Вояджер-1».

Источник: m.vk.com